CONCEITOS TEORICOS ESSESNCIAIS

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1 EXEÊNCA CCUTOS C SÉE COEÇÃO DO FATO DE OTÊNCA OBJETOS: - Aprender a ler os valores dos capacitores de poliéster e cerâmico; - erificar o comportamento do indutor em corrente alternada; - erificar o comportamento do capacitor em corrente alternada; - erificar experimentalmente o circuito C série, L série. - Aprender medir defasagem com o osciloscópio. - Corrigir o fator de potência de um circuito elétrico. CONCETOS TEOCOS ESSESNCAS Defasagem entre sinais alternados A diferença de fase entre dois sinais de mesma freqüência é chamada de defasagem. ara que a defasagem possa ser utilizada matematicamente de um modo mais fácil, é importante estabelecer um dos sinais como referência. Defasagem entre Tensão e Corrente A defasagem entre tensão e corrente é simbolizada por, tendo a corrente como referência. Consideremos uma tensão v( t) cos( t v) e uma corrente i( t) cos( t v), sendo i(t) a referência Neste caso a defasagem é dada por v i. Se v(t) estiver adiantado em relação a i(t), a defasagem será positiva No diagrama fasorial, a seta entre os fasores e tem a mesma orientação que a freqüência angular, indicando que a defasagem está positiva, isto é a tensão está adiantada em relação à corrente. Se v(t) estiver atrasado em relação a i(t), a defasagem será negativa No diagrama fasorial, a seta entre os fasores e tem a mesma orientação oposta à da freqüência angular, indicando que a defasagem está negativa, isto é a tensão está atrasada em relação à corrente. Medida de Defasagem No osciloscópio além das medidas de tensão e tempo já estudadas anteriormente, é possível também medir as defasagens entre as formas de onda gerada por circuitos defasadores. Com isso podemos determinar o ângulo em graus da defasagem entre os dois sinais. É possível analisar também pelas formas de onda qual se o sinal está atrasado ou adiantado em relação a uma referência. Mede-se, então, o período da forma de onde T e depois a variação de tempo entre as duas formas de onda, por fim determina-se a defasagem que pode ser calculada em graus ou em radianos pelas equações abaixo: n T 360 n ou 2 T 71

2 Comportamento do capacitor em CA Como observado no experimento anterior podemos analisar o comportamento de carga e descarga do capacitor em corrente contínua. No entanto em corrente alternada o comportamento do capacitor muda radicalmente devido a troca de polaridade da fonte de alimentação. Os capacitores despolarizados podem funcionar em corrente alternada porque cada uma de suas armaduras pode receber tanto potencial positivo como negativo. Quando o capacitor é conectado a rede alternada, a troca sucessiva de polaridade de tensão é aplicada às armaduras do capacitor. A cada semiciclo, a armadura que recebe potencial positivo entrega a fonte, enquanto a armadura que está ligada ao potencial negativo recebe elétrons com esta alternância de polaridade, uma mesma armadura recebe ora o ciclo positivo ora o ciclo negativo da fonte. sso faz com que circule uma corrente alternada no circuito embora as cargas não passem de uma armadura para outra no capacitor através do dielétrico. eatância Capacitiva Os processos alternados de carga e descarga continuamente de um capacitor ligado a corrente alternada cria uma resistência à passagem da corrente no circuito. Essa resistência é denominada de reatância capacitiva pela notação de X C e é expressa em ohms ( ) através da expressão: 1 X C = 2. F. C Onde: X C = eatância Capacitiva; 2 = Constante (6,28) F = Freqüência da corrente alternada em Hz; C = Capacitância do capacitor em (F) Farad. Os fatores que influenciam a reatância capacitiva de um capacitor são sua capacitância e a freqüência da fonte. A tensão aplicada no circuito somente influência na intensidade de corrente do circuito. Quando um capacitor é conectado a uma fonte CA, estabelece-se um circuito elétrico onde estão em jogo três valores: - Tensão aplicada; - eatância capacitiva; - Corrente circulante. Esses três valores estão relacionados entre si nos circuitos de CA da mesma forma que nos circuitos de CC, ou seja, através da lei de Ohm. C = x X C Onde: C é a tensão no capacitor em ; é a corrente (eficaz) no circuito em A; X C é a reatância capacitiva em ; CA 72

3 eatância ndutiva O processo crescente e decrescente armazenamento de campo magnético continuamente de um indutor ligado a corrente alternada cria uma resistência à passagem da corrente no circuito. Essa resistência é denominada de reatância indutiva pela notação de X L e é expressa em ohms ( ) através da expressão: X C 2 Onde: X C = eatância ndutiva; 2 = Constante (6,28) F = Freqüência da corrente alternada em Hz; L = ndutância do indutor em (H) Henry. Os fatores que influenciam a reatância indutiva de um indutor são sua indutância e a freqüência da fonte. A tensão aplicada no circuito somente influência na intensidade de corrente do circuito. Quando um indutor é conectado a uma fonte CA, estabelece-se um circuito elétrico onde estão em jogo três valores: - Tensão aplicada; - eatância ndutiva; - Corrente circulante. Esses três valores estão relacionados entre si nos circuitos de CA da mesma forma que nos circuitos de CC, ou seja, através da lei de Ohm. F L C = x X L Onde: L é a tensão no capacitor em ; é a corrente (eficaz) no circuito em A; X L é a reatância capacitiva em ; CA Circuitos C e L Quando se conecta um circuito composto apenas por resistores a uma fonte de CC ou CA, a oposição total que este circuito apresenta é a passagem de corrente denominada de resistência total. Entretanto, em circuitos CA que apresentem resistências e reatâncias associadas, a expressão resistência total não é aplicável. A oposição total que os circuitos apresentam à passagem da corrente elétrica é denominada de impedância. mpedância mpedância(z), em ohm ( ), é um número complexo que caracteriza um dispositivo ou circuito e reflete tanto a oposição total que ela impõe à passagem da corrente alternada quanto a defasagem total entre a tensão e a corrente alternada. A impedância (Z) é composta por uma componente real denominada de resistência () e por uma componente imaginária denominada reatância(x). A impedância de um circuito não pode ser calculada da mesma forma que uma resistência total de um circuito composto apenas por resistores. Os componentes reativos que defasam 73

4 correntes ou tensões, fazem-se necessário de uso de formas particulares para o cálculo da impedância de cada tipo de circuito CA. Circuito C série em corrente alternada Os circuitos C série em CA são utilizados como redes de defasamento quando se necessita obter um defasamento entre a tensão de entrada e a tensão de saída. Estas defasagens são muito importantes e utilizadas nos equipamentos industriais como, por exemplo, os controles de velocidade para motores. ara melhor compreendermos o funcionamento do circuito C série em CA, é necessário traçar os gráficos senoidais das tensões sobre seus componentes. Quando um circuito série formado por um resistor e um capacitor e ligado a uma fonte CA senoidal, ocorre a circulação da corrente. A corrente circulante tem a forma senoidal e pode ser representada através de um gráfico. A circulação de corrente provoca o aparecimento de uma queda de tensão sobre o resistor. Como a corrente tem a forma senoidal, a queda de tensão sobre o resistor também é senoidal em fase com a corrente. A tensão no capacitor também tem a forma senoidal. Existe, porém um fator importante a considerar. A tensão sobre o capacitor está sempre atrasada em relação a sua corrente. or isso, a senóide que representa a tensão no capacitor aparecerá deslocada ao se fazer a sobreposição dos gráficos. O gráfico completo representa o comportamento das tensões e correntes no circuito C série. 74

5 Os gráficos senoidais não são apropriados para o desenvolvimento do cálculo dos parâmetros dos circuitos CA. or isso, o estudo dos circuitos CA é geralmente feito através dos gráficos vetoriais. ara montar o gráfico vetorial do circuito C série, toma-se como ponto de partida o vetor de corrente porque seu valor é único no circuito, Normalmente o vetor é colocado sobre o eixo X no sistema referencial. artindo do principio que a tensão sobre um resistor está sempre em fase com a corrente, pode-se representar o vetor sobre o vetor. Corrente única no circuito e em fase Como a tensão no capacitor está atrasada 90º com relação à sua corrente. O seu o vetor forma um ângulo de 90º com o vetor da corrente. A partir desse gráfico, é possível determinar os parâmetros do circuito. C 90º atrasada mpedância no circuito C série em CA Como já visto anteriormente, a impedância de um circuito é a oposição que este circuito oferece à passagem de CA. Ela pode ser determinada a partir da analise do gráfico vetorial das tensões. Matematicamente, se todos os vetores do sistema forem divididos por um único valor, o sistema não se altera. Dividindo-se os vetores pelo valor de (corrente), obtemse: X C C = = Então podemos redesenhar o gráfico vetorial conforme mostra a figura a seguir O gráfico mostra que a resistência ôhmica do resistor e a reatância capacitiva do capacitor estão defasadas 90º. XC A impedância do circuito C é a soma dos efeitos de X C e, ou seja, a soma entre os vetores X C e. Graficamente, essa soma é resultante do sistema de vetores. Matemática, o valor da resultante pode ser calculado pelo teorema de itágoras, uma vez que os vetores, X C e Z formam um triângulo retângulo. solando o valor de Z, obtem-se a equação para o calculo da impedância do circuito C série, ou seja, Z² = ² + X C ². Onde Z é a impedância em ohms; XC Z 75

6 é a resistência do resistor em ohms; X C é a reatância capacitiva em ohms. O ângulo de defasagem é a defasagem produzida pelo elemento reativo instalado ao circuito este ângulo é conhecido com. X arctg C portanto temos: Z cos ou X C Z sen O mesmo procedimento vetorial é usado para tensão no circuito C série CA somando-se as tensões vetorialmente, ou seja, T = + C. Onde: T é a tensão aplicada ao circuito em ; é a queda de tensão no resistor em ; C é a queda de tensão no capacitor em ; A corrente em um circuito C série conectado a uma rede de CA depende da tensão aplicada e da impedância que o circuito apresenta. Os valores, e Z se relacionam segundo a lei de Ohm: T = x Z Onde: T é a tensão eficaz aplicada em ; é a corrente eficaz em A; Z é a impedância em ohms. Circuito L série em corrente alternada Os circuitos L série em CA são utilizados como redes de defasamento quando se necessita obter uma defasagem entre a tensão de entrada e a tensão de saída. Estas defasagens são muito importantes e utilizadas nos equipamentos industriais como, por exemplo, os controles de velocidade para motores. ara melhor compreendermos o funcionamento do circuito L série em CA, é necessário traçar os gráficos senoidais das tensões sobre seus componentes. Quando um circuito série formado por um resistor e um indutor ligado a uma fonte CA senoidal, ocorre a circulação da corrente. A corrente circulante tem a forma senoidal e pode ser representada através de um gráfico. 76

7 A circulação de corrente provoca o aparecimento de uma queda de tensão sobre o resistor. Como a corrente tem a forma senoidal, a queda de tensão sobre o resistor também é senoidal em fase com a corrente. A tensão no indutor também tem a forma senoidal. Existe, porém um fator importante a considerar. A tensão sobre o indutor está sempre adiantada em relação a sua corrente. or isso, a senóide que representa a tensão no indutor aparecerá deslocada ao se fazer a sobreposição dos gráficos. O gráfico completo representa o comportamento das tensões e correntes no circuito L série. Os gráficos senoidais não são apropriados para o desenvolvimento do cálculo dos parâmetros dos circuitos CA. or isso, o estudo dos circuitos CA é geralmente feito através dos gráficos vetoriais. ara montar o gráfico vetorial do circuito L série, toma-se como ponto de partida o vetor de corrente porque seu valor é único no circuito, Normalmente o vetor é colocado sobre o eixo X no sistema referencial. artindo do principio que a tensão sobre um resistor está sempre em fase com a corrente, pode-se representar o vetor sobre o vetor. Corrente única no circuito e em fase Como a tensão no indutor está adiantada 90º com relação à sua corrente. O seu o vetor forma um ângulo de 90º com o vetor da corrente. A partir desse gráfico, é possível determinar os parâmetros do circuito. mpedância no circuito L série em CA Como já visto anteriormente, a impedância de um circuito é a L oposição que este circuito oferece à passagem de CA. Ela pode ser determinada a partir da analise do gráfico vetorial das tensões. Matematicamente, se todos os vetores do sistema forem divididos por um único valor, o sistema não se altera. Dividindo-se os vetores pelo valor de (corrente), tem-se: L X L 77

8 Então podemos redesenhar o gráfico vetorial conforme mostra a figura a seguir X L O gráfico mostra que a resistência ôhmica do resistor e a reatância indutiva do indutor estão defasadas 90º. A impedância do circuito L é a soma dos efeitos de X L e, ou seja, a soma entre os vetores X L e. Graficamente, essa soma é resultante do sistema de vetores. Matemática, o valor da resultante pode ser calculado pelo teorema de itágoras, uma vez que os vetores, X L e Z formam um triângulo retângulo. solando o valor de Z, temos a equação para o calculo da impedância do circuito L série, ou seja, Z² = ² + X L ². Onde Z é a impedância em ohms; é a resistência do resistor em ohms; X L é a reatância indutiva em ohms. O mesmo procedimento vetorial é usado para tensão no circuito L série CA somando-se as tensões vetorialmente, ou seja, T = + L. Onde: T é a tensão aplicada ao circuito em ; é a queda de tensão no resistor em ; L é a queda de tensão no indutor em ; O ângulo de defasagem é a defasagem produzida pelo elemento reativo instalado ao circuito este ângulo é conhecido com. X L arctg ortanto temos: Z cos ou Z sen A corrente em um circuito L série conectado a uma rede de CA depende da tensão aplicada e da impedância que o circuito apresenta. Os valores, e Z se relacionam segundo a lei de Ohm: T = x Z Onde: T é a tensão eficaz aplicada em ; é a corrente eficaz em A; Z é a impedância em ohms. Análise das otências Quando trabalhamos com circuitos em corrente alternada a potência dissipada pelo componente é determinada de três formas diferentes, pois não teremos mais a situação linear fornecida a circuitos puramentes resistivos. Como estamos estudando circuitos que provocam defasagem ou atraso na tensão ou na corrente temos que analisar a potência por um outro prisma, ou seja pela formula original. X L X L Z cos Quando usamos circuitos resistivos não temos nenhuma perda por defasagem, portanto o cos fica sendo o cosseno de 0, e pela trigonometria temos que o cosseno de 0 é 1, é devido a esse fato que em circuitos lineares a potência seja determinada pela equação abaixo: 78

9 Em circuitos reativos dividimos o estudo das potências em três tipos: potência ativa ou potência real, potência reativa e potência aparente. Como estudamos agora circuitos com comportamento vetorial temos que calcular as potências através de um triângulo de potências no qual temos potências ativa e reativas como uma decomposição vetorial da resultante potência aparente. Então agora vamos estudar cada potência individualmente otência Ativa () A potência Ativa, em watt (W), é aquela correspondente ao produto da corrente com a parcela da tensão que está em fase com a mesma. A potência ativa é a potência que pagamos à concessionária de energia pois é a potência real consumida pelo circuito reativo. Quando a fase for próxima de zero maior será a potência ativa, menor será a energia desprendida sem finalidade de produzir trabalho. ortanto para determinar a potência Ativa usamos a seguinte equação: U cos otência eativa ( ) A potencia reativa (A ) é a energia consumida por elementos indutivos ou capacitivos durante seu funcionamento. Ou seja, enquanto a corrente está sendo atrasada pelo indutor ou a mesma está sendo adiantada por um capacitor, nesse intervalo de tempo ocorre a potência reativa, que nada mais é que o produto negativo da corrente com a parcela da tensão que está em quadratura com ela portanto: podemos equacionada de seguinte forma: U sen Então podemos concluir que a potência reativa é totalmente perdida e não realiza trabalho útil por devolver essa energia ao gerador. otência Aparente ( A ) A potência aparente (A), e a potência total fornecida pelo gerador à impedância, isto é: A U A potência aparente é o maior valor devido à soma dos vetores decompostos que são a potência ativa e a reativa. Ou seja, nem sempre a potência fornecida pelo gerador e totalmente consumida pelo circuito. Triângulo das otências odemos representar as potências em uma impedância por um triângulo de potências. Na impedância indutiva temos: (W) Na impedância capacitiva temos: A (A) A (A) (A ) (W) (A ) 79

10 Deste triângulo, tiramos as seguintes relações entre as potências: 2 2 A e arctg e ainda cos e sen A A Fator de otência A relação entre a potência ativa (consumida) e a potência aparente (fornecida pelo gerador) é denominada fator de potência F, que é dado por: F ou F cos A O fator de potência é um valor positivo entre 0 e 1 que reflete o quanto da potência aparente fornecida pelo gerador é efetivamente consumida pelo circuito ou impedância. A legislação sobre o Fator de otência Em conformidade com o estabelecido pelo Decreto nº de 17 de maio de E com a nova redação dada pelo Decreto nº de junho de 1975, as concessionárias de energia elétrica adotaram, desde então, o fator de potência de 0,85 como referências para limitar o fornecimento de energia reativa. O Decreto nº 479, de 20 de março de 1992, reiterou a obrigatoriedade de se manter o fator de potência o mais próximo possível da unidade (1,00), tanto pelas concessionárias quanto pelos consumidores, recomendando, ainda, ao Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE) o estabelecimento de um novo limite de referência para o fator de potência indutivo e capacitivo. A nova legislação pertinente, estabelecida pelo DNAEE, introduz uma nova forma de abordagem do ajuste pelo baixo fator de potência, com os seguintes aspectos relevantes: Aumento do limite mínimo do fator de potência de 0,85 para 0,92; Faturamento de energia reativa capacitiva excedente; edução do período de avaliação do fator de potência de mensal para horário, a partir de Com isso muda-se o objetivo do faturamento: em vez de ser cobrado um ajuste por baixo fator de potência, como faziam até então, as concessionárias passam a faturar a quantidade de energia ativa que poderia ser transportado no espaço ocupado por esse consumo de reativo. Este é o motivo porque as tarifas aplicadas serem as de demanda e consumo de ativos, inclusive ponta e fora de ponta para os consumidores enquadrados na tarifação horosazonal. Características um baixo Fator de otência Temos a seguir as características que proporcionam um baixo fator de potência a instalação elétrica: erdas na nstalação Ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da corrente total. Como essa corrente cresce com o excesso de energia reativa, estabelece-se uma relação entre o incremento das perdas e o baixo fator de potência, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos. Quedas de Tensão O aumento da corrente devido ao excesso de energia reativa leva a queda de tensão acentuada, podendo ocasionar a interrupção do fornecimento de energia elétrica e a sobrecarga em certos elementos da rede. Esse risco é acentuado durante os 80

11 períodos em que a rede é fortemente solicitada. As quedas de tensão podem provocar ainda, a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e aumento da corrente nos motores. Sobrecarga da capacidade instalada A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalação elétrica, inviabiliza sua plena utilização, condicionando a instalação de novas cargas e investimentos que seriam evitados se o fator de potência apresentasse valores bem mais altos. O "espaço" ocupado pela energia reativa poderia ser então utilizado para o atendimento de novas cargas. Os investimentos em aplicação das instalações estão relacionados principalmente aos transformadores e condutores necessários. O transformador a ser instalado deve atender à potência total dos equipamentos utilizados, mas devido à presença de potência reativa, a sua capacidade deve ser calculada com base na potência aparente das instalações. A tabela abaixo mostra a potência total que deve ter o transformador, para atender uma carga útil de 1000 KW para fatores de potência crescentes. AAÇÃO DA OTÊNCA DO TAFO EM FUNÇÃO DO FATO DE OTÊNCA otência útil Absorvida KW Fator de otência otência do Trafo 0, , , Também o custo dos sistemas de comando, proteção e controle dos equipamentos crescem com o aumento da energia reativa. Da mesma forma, para transportar a mesma potência ativa sem o aumento de perdas, a seção dos condutores deve aumentar à medida que o fator de potência diminui. A tabela abaixo ilustra a variação da seção de um condutor em função do fator de potência. (Nota-se que a seção necessária, supondo-se um fator de potência 0,70 é o dobro da seção para o fator de potência 1,00). AAÇÃO DA SEÇÃO DO CABO EM FUNÇÃO DO FATO DE OTÊNCA Seção elativa Fator de otência 1,00 1,00 1,23 0,90 1,56 0,80 2,04 0,70 2,78 0,60 4,00 0,50 6,25 0,40 11,10 0,30 A correção do fator de potência por si só já libera capacidade para instalação de novos equipamentos, sem a necessidade de investimentos em transformador ou substituição de condutores para esse fim específico. rincipais Conseqüências Acréscimo na conta de energia elétrica por estar operando com baixo fator de potência; Limitação da capacidade dos transformadores de alimentação; Quedas e flutuações de tensão nos circuitos de distribuição; Sobrecarga nos equipamentos de manobra limitando sua vida útil; Aumento das perdas elétricas na linha de distribuição pelo efeito Joule; 81

12 Necessidade de aumento do diâmetro dos condutores; Necessidade de aumento da capacidade dos equipamentos de manobra e proteção. Causas do fator de potência baixo Motores de indução trabalhando a vazio; Motores superdimensionados para sua necessidade de trabalho; Transformadores trabalhando a vazio ou com pouca carga; eatores de baixo fator de potência no sistema de iluminação; Fornos de indução ou a arco; Máquinas de tratamento térmico; Máquinas de solda; Nível de tensão acima do valor nominal provocando um aumento de consumo de energia reativa. Correção do Fator de otência Cargas esistivas e eativas Em nível industrial, as cargas reativas indutivas ( >0º) são em grande maioria, embora tenhamos também as resistivas ( = 0º) e as cargas reativas capacitivas ( < 0º). As cargas resistivas não provocam defasagem entre tensão e corrente, recebendo do gerador apenas a potência ativa, que é dissipada totalmente. Essas cargas têm como fator de potência ou cos 0º = 1. Como exemplos de cargas com esse comportamento têm-se as lâmpadas, os aquecedores entre outros. Os equipamentos resistivos são especificados pela tensão de alimentação MS e pela potência ativa (W). As cargas indutivas atrasam a corrente em relação à tensão, recebendo do gerador as potências ativa e reativa. Enquanto a potência ativa é totalmente dissipada a reativa é devolvida ao gerador. Essas cargas têm como característica o fator de potência sendo menor que 1, ou seja, cos +. Como exemplos de cargas indutivas têm-se as lâmpadas fluorescentes, os transformadores, os motores CA entre outros. Os equipamentos considerados indutivos são especificados pela tensão de alimentação MS, pela potência ativa (W) ou aparente (A) e pelo fator de potência. As cargas capacitivas são aquelas que adiantam a corrente em relação à tensão, recebendo do gerador potências ativas e reativas. Essas cargas produzem um fator de potência negativo e menor que 1, ou seja, cos. Esses tipos de cargas não são muito comuns. Uma das exceções é o motor síncrono que, por suas características, pode ter comportamento indutivo, resistivo ou capacitivo em função da corrente de campo (CC). ara efeito de análise, consideraremos o caso mais geral que é o de uma instalação elétrica composta por cargas indutivas. Exemplo: Um sistema de lâmpada fluorescente possui um reator com impedância de 1,2H e 30 de resistência em sua bobina qual será o Fator de otência deste reator sabendo que a tensão de alimentação do sistema é de 220 0º e freqüência de 60Hz. Conforme o esquema ao lado: Começamos determinando o XL, Z, Defasagem e Fator de potência Hz 0Deg 1 30ohm L1 1.2H 82

13 eatância ndutiva mpedância Fator de otência 2 2 XL 2 F L Z XL F cos Z F cos ,4 2 2 XL Z ,4 F 0, 06 XL 452,4 90º Z 453,4 86,2º Defasagem arccos Z 30 arccos 86,2º 453,4 Cálculo das Tensões e Correntes ,485 86,2º Z 453,4 86,2º ,485 86,2º XL XL 452,4 90º 0,485 86,2º XL 14,56 86,2º XL 219,52 3,8 º Cálculo das otências AT U cos AT 220 0,485 cos86,2º U sen AT 220 0,485 sen86,2º A U 220 0, 485 A 106, 75A A AT 7, 06W 106, 51A AT odemos comprovar os valores calculados através da simulação abaixo: Agora podemos realizar a correção do Fator de otência, que consiste em calcularmos um capacitor para compensar o atraso da corrente provocado pelo indutor do reator da lâmpada fluorescente. A correção do fator de potência deve ter seu valor -0,92 a 0,92. Começamos a correção calculando a corrente para o fator de potência de 0,92 ou cos 23º. Usando a potência ativa do circuito proposto, pois é a potência real. 83

14 AT U CO cos CO 7, cos 23º CO 34, 9mA Com a nova corrente corrigida determinamos a potência corrigida e a potência capacitiva COGDA U CO sen CA ND CO COGDA 220 0,0349 sen23 106,5 3 CA COGDA 3A CA 103, 5A Agora podemos terminar a correção calculando a reatância capacitiva e o capacitor que corrigirá o fator de potência em 0,92. Logo a seguir o circuito com os valores e o capacitor de correção. 2 U CA XC XC XC 467,6 90º 103,5 1 XC 2 F C C ,6 C 5, 673 F Como vemos através da simulação que os valores de tensão e potência ativa são aproximadamente os mesmos, no entanto a corrente do circuito são apenas 7% do valor obtido sem a correção. ortanto acabamos de comprovar que esse cálculo é bastante importante, e que para indústria e comércios, que normalmente possuem uma carga indutiva muito grande, deveriam possuir um sistema para determinar o Fator de otência. Observação: Se possuirmos um osciloscópio, wattímetro ou multímetro é possível também determinar o fator de potência e chegar num circuito mais econômico e viável para as instalações elétricas em geral. 84

15 EQUAMENTOS E MATEAS A SEEM UTLZADOS Qtde. Descrição Especificação 1 Fonte de Alimentação FCC 3005 D 1 Multímetro Analógico/Digital 1 esistor 10K 1 Capacitor 330nF / eator Lâmpada Fluorescente 1 Lâmpada 220/40W CCUTOS OCEDMENTOS MEDDAS ANÁLSES CMA1 Montar o circuito C série CMA2 Medir com o multímetro o que se pede na tabela abaixo: AC T C CMA3 Ligar no osciloscópio canal 1 a rede elétrica e o canal 2 ligado ao capacitor. CMA4 Ajustar o osciloscópio para que os dois sinais sejam vistos de forma clara no instrumento. Medir e desenhar o sinal de tensão da rede e o sinal de tensão do capacitor e a defasagem entre eles. AC C 85

16 CMA5 Com os valores obtidos de tensão e corrente no item 2 calcular a impedância, o fator de potência e a defasagem do circuito utilizando as fórmulas abaixo e anotar os valores no quadro. Z AC T F AC arccos AC Z F CMA6 Calcular o valor da impedância do circuito utilizando processo matemático abaixo:: Calculando a eatância Capacitiva 1 X C = 2 x F x C X C = X C = Calculando a mpedância do Circuito Z= ² + X C ² Z S = Z S = Calculando o Fator de otência e a Defasagem F = Z F = F = arccos F= CMA7 Comparando a impedância calculada com os valores práticos de cada circuito podemos observar que os resultados obtidos foram. Completar a frase com a alternativa correta: Aproximadamente idênticos Bastante desiguais CMA8 ealizar a soma vetorial dos valores de tensão medidas no item 2, utilizando o modelo abaixo: T = ² + C ² T = T = CMA9 Comparando os valores calculados da tensão do circuito com o valor de tensão medida na rede elétrica pelo circuito C podemos observar que os valores são. Completar a frase com a alternativa correta: Aproximadamente idênticos Bastante desiguais 86

17 arte demonstrativa CMA10 rofessor monta o circuito proposto abaixo com o amperímetro e o wattímetro conectado ao circuito CMA11 Medir a tensão de cada elemento do circuito com o multímetro, medir a defasagem com o osciloscópio e anotar a corrente e a potência ativa do circuito na tabela a seguir. Tensão Lâmpada Tensão eator Corrente Total Defasagem otência Ativa CMA12 Calcular a defasagem do circuito usando a potência ativa e a tensão da rede para determinar o fator de potência do circuito. Calcular também o fator de potência do valor medido pelo osciloscópio e responda a alternativa a seguir: CMA13 Determinar o capacitor para corrigir o fator de potência para 0,95 calculando todos os itens solicitados a seguir. Ao final anote todos os valores na tabela abaixo: COGDA CO CA eatância Capacitiva Capacitor 87

18 CMA14 Montar o circuito proposto com o capacitor de correção CMA15 Medir os valores solicitados abaixo e anotá-los na tabela a seguir: Tensão Lâmpada Tensão eator Corrente Total Defasagem otência Ativa CMA16 Comparando os valores obtidos antes e depois da correção podemos afirmar que a mesma se faz necessário sempre que tivermos cargas indutivas instaladas. Assinale a alternativa correta SM NÃO CMA17 Num circuito puramente resistivo o fator de potência é. Assinale a alternativa correta